1 этап. Выбор направления исследования

По план-графику выполнены следующие работы:

  • Проведен аналитический обзор литературы.
  • Проведены патентные исследования в рамках ПНИ.
  • Определены направления проведения исследований.
  • Обоснована эффективность предлагаемых к разработке методов и алгоритмов.
  • Принято участие в мероприятиях, направленных на освещение и популяризацию промежуточных результатов ПНИ.
  • Индустриальный партнер разработал и сконструировал экспериментальный образец полноразмерной робототехнической платформы (ЭО ПРП) для проведения экспериментальных исследований по ПНИ.

Полученные результаты

За отчетный период был выполнен аналитический обзор литературы. Объектами исследований являлись существующие модели антропоморфных двуногих шагающих роботов (ДШР), методы сбора динамической сенсорной информации о механике движения человека и ДШР для их последующего математического моделирования, методы моделирования механики движения человека и ДШР, методы и системы управления механикой движения ДШР с сохранением статического и динамического равновесия. Обзор литературы охватывает 127 российских и зарубежных источников и включает в себя публикации в научных журналах, материалы научных конференций, материалы новостных ресурсов и интернет-ресурсов. В обзоре также были представлены различные моделей полноразмерных и малоразмерных ДШР для сравни-тельного анализа с выбранными для проведения НИР основными моделями.

Были проведены патентные исследования в рамках ПНИ, включая российские и зарубежные источники. Объектами исследований являлись методы моделирования механики движения человека и ДШР, методы и системы управления механикой движения ДШР с сохранением статического и динамического равновесия. В ходе патентного обзора были проведены исследования с целью изучения научно-технических решений за 1994-2014 годы; для дальнейшего анализа на следующем этапе теоретических исследований отобраны 83 российских и зарубежных патента.

По результатам обзора и патентных исследований были определены перспективные направления проведения исследований и разработан детальный план дальнейших исследований на следующем этап ПНИ («теоретические исследования»). Для следующего этапа были выбраны нижеперечисленные направления: получение антропоморфной походки ДШР и построение математической модели локомоции ДШР; повышение статической и динамической устойчивости при движении ДШР. Следующие направления были признаны второстепенными: снижение энергозатрат при движении ДШР - как вычислительных, так и мощностных; увеличение скорости перемещения ДШР при сохранении равновесия.

Была обоснована эффективность предлагаемых к разработке методов и алгоритмов. Анализ отобранной научно-технической литературы продемонстрировал, что большая часть найденных в результате поиска решений по обеспечению устойчивости ДШР использует программное управление движением, основывающееся на показаниях датчиков. Наиболее эффективными и, соответственно, перспективными направлениями исследований систем управления движением ДШР были признаны системы с использованием методов уменьшения размерности задачи с помощью нулевой динамики и декомпозиции и методов с непосредственным управлением на основе контроля оптимальной траектории точки нулевого момента (ТНМ) и контроля оптимальной обратной связи. Сравнительный анализ тактико-технических характеристик различных моделей полноразмерных и малоразмерных ДШР показал наибольшую эффективность выбранных для ПНИ полноразмерной модели AR-601М и малоразмерной модели Aldebaran NAO относительно прочих доступных для закупки моделей ДШР, а также подчеркнул необходимость создания на основе модели AR-601М новой полноразмерной улучшенной модели ДШР непосредственно под ПНИ (новая модель AR-603Е находится на этапе доработки и конструирования индустриальным партнером).

Принято участие в мероприятиях, направленных на освещение и популяризацию промежуточных результатов ПНИ, включая: выступления с презентациями на научно-практической конференции «Реализация прикладных научных исследований и экспериментальных разработок по приоритетному направлению «Информационно-телекоммуникационные системы» в 2014 году в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 – 2020 годы» и «Днях робототехники в г. Сочи»; активные неформальные дискуссии по теме ПНИ с представителями академической среды и индустрии в ходе посещения II ежегодной выставки робототехники и передовых технологий, заседания Научного совета РАН по робототехнике и мехатронике в ИПМех РАН и посещения Робоцентра Сколково.

В отчетный период индустриальный партнер осуществлял разработку и конструирование экспериментального образца полноразмерной робототехнической платформы (ЭО ПРП) AR-603Е для проведения экспериментальных исследований по ПНИ, которая представляет собой улучшенную модель антропоморфного ДШР типа AR серии 600. Была произведена закупка комплектующих согласно спецификации на ЭО ПРП. Сам ЭО ПРП разработан с учетом требований улучшения кинематики и увеличения количества датчиков, в том числе, количество степеней свободы было увеличено до 69 при 45 активных степенях свободы.

С точки зрения новизны научных решений, аналитический обзор литературы и патентные исследования охватили широчайший спектр существующих на сегодняшний день решений в области поставленных перед ПНИ задач. Соответственно, это предоставляет нам возможность для выработки наилучших инновационных решений на основе последних научных, конструкторских и технологических решений и последующее создание охраноспособных РИД, гарантируя оптимальность и новизну разрабатываемых нами подходов и алгоритмов. В свою очередь, новые конструкторские решения, разработанные индустриальным партнером и представленные в конструкторской документации ДШР AR-603Е, позволяют существенно улучшить подвижность робота и повысить качество и количество собираемой в режиме реального времени сенсорной информации. Таким образом, возрастет потенциал ДШР по возможностям системы управления движением и реализации имитации антропоморфного человекоподобного движения по сравнению с существующими российскими и зарубежными аналогами.

Полученные в отчетный период результаты полностью соответствуют требованиям технического задания к выполняемому проекту и высоким стандартам качества, а по некоторым параметрам полученные результаты существенно превосходят первоначально заданные в техническом задании индикаторы оценки - например, по количеству проанализированных источников в аналитическом обзоре литературы. Аналитический обзор литературы и патентные исследования подтвердили повышенный интерес в области поставленных перед ПНИ задач как в международной научной среде, так и в индустрии. Анализ эффективности предлагаемых к разработке методов и алгоритмов продемонстрировал перспективность выбранного направления проведения исследований и острую необходимость продолжения работ по проекту.

Комиссия Минобрнауки России признала обязательства по Соглашению на отчетном этапе исполненными надлежащим образом


В центре внимания

Сайт находится в технической разработке